第三章PWM技术

g wt
2.1 电压正弦PWM法
其中： ab / N fg Urm sini ,eg Ucm
脉冲宽度可近似等于 cd ，即
i
cd
Urm
N Ucm
sin i
N
M
sin i
M Urm U cm
为调制系数（调制比）
输出电压基波幅值为
U1m
M
Ud N
N i 1
sin(
2i 1g
2N
)
sin(i
2.1 电压正弦PWM法
（3）分段同步调制
逆变器整个变频范围划分成若干个频段，在每个频 段内都维持载波比N恒定，对不同频段取不同的N值，频 率低时取N值大些，一般按等比级数安排。
调制波频率 载波比 fr（HZ) N
32～62 18
16～31 36
8～15
72
4～7·5
144
载波频率 fc(HZ)
576～1116 576～1116 576～1080 576～1080
波信号峰值之比，即
m UMm
UCm
2.1电压正弦PWM法
（2）电压正弦波脉宽调制法的工作原理
改变参考信号的幅值 改变参考信号的频率
脉冲等幅，调宽，面 积与正弦波面积成正
比
输出电压基波幅值随之改变
输出电压的频率随之改变
2.1 电压正弦PWM法
2.电压正弦波脉宽调制信号生成方法
（1）单极性三角波调制
第2章 PWM技术
第2章 交流调速的脉宽调制（PWM）技术
电压正弦PWM法 PWM模式的优化 电流正弦PWM法 电压空间矢量PWM技术 PWM控制性能指标
第2章 交流调速的脉宽调制（PWM）技术
脉宽调制（Pulse Width Modulation—— PWM）技术是指利用全控型电力电子器件的导 通和关断把电压变成一定形状的电压脉冲，实现 变压、变频控制并且消除谐波的技术，简称 PWM。
存正弦函数，与实时M值进行计算
t2
TC 2
(1
M
sin1te )
t1
t3
1 2
(TC
t
）
2
存 M sin1te，再查表
t2
TC 2
(1
M
sin1te )
t1
t3
1 2
(TC
t
）
2
2.1 电压正弦PWM法
对于开环控制系统，在某一给定转速下其调制 度M与频率都有确定值，所以宜采用查表法。对于 闭环控制的调速系统，在系统运行中调制度M值须 随时被调节，用实施计算法更为适宜。
指参加三角载波和正弦参考信号 极性不变（如图）
（2）双极性三角波调制
指三角载波和正弦参考信号 是具有正负极变化的信号（如图）
2.1 电压正弦PWM法
单极性三角波调制法的脉宽计算
i
N
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1 2
N
2i 1
2N
aeb
uiM UMm sini
f
cd
abg @cdg, aeg : cfg,
cd ab gfg eg
把电压正弦半波分为N等分，然后把每一份的正 弦曲线与横线所包围的面积都用一个与此面积相等的 等高矩形脉冲来代替。
2.1电压正弦PWM法
实用的方法是采用“调制”的方法：
正弦参考波
三角载波
载波频率fc与参考波频率fm之比，用NCM表示，即
NCM
fC fM
调制度m定义为调制信号（参考电压）峰值与三角载
第2章 交流调速的脉宽调制（PWM）技术
利用微处理器实现的PWM技术数字化后，PWM 技术不断优化和翻新：
电压波形正弦
效率最优
电流波形正弦 磁通波形正弦
转矩脉动最小 消除谐波噪声
第2章 交流调速的脉宽调制（PWM）技术
PWM意义：
及时、准确地实现变压变频控制要求
抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量
2.1 电压正弦PWM法
4.正弦脉宽调制法的微机算法
要准确生成SPWM波形，就得尽量准确的计算功率期间 的导通时刻和关断时刻。对于微型计算机来说，时间的 计算可由软件实现，时间的控制可通过定时器等来完 成，实现比较方便。
2.1 电压正弦PWM法
对称规则采样
E AB
te
t1 t2
TC
UM
t t3
t
(1
M
sin 1t2 )
t
ton
1 2
(TC
t off
）
TC 2
(1
M
sin 1t2 )
t pu
ton
ton
TC 2
1
M
sin 1t1
sin1t2
2.1 电压正弦PWM法
在数字控制中用计算机产生SPWM波形正是基于上述的 采样原理和计算公式。具体计算方法可以分为以下两种：
实时计算法： 查表法：
根据脉冲电压对三角载波 的对称性，可得
t2
TC 2
(1
M
sin1te )
t1
t3
1 2
(TC
t
）
2
2.1 电压正弦PWM法
不对称规则采样
AB
t2 t1
toff tpu
TC
UM
toff
TC 2
(1 M sin1t1)
t
ton
1 2
(TC
toff）
TC 2
(1
M
sin 1t1)
toff,
toff
TC 2
)
2.1 电压正弦PWM法
U1m
M
Ud N
N i 1
sin(
2i 1g
2N
)
sin(i
)
由上式可知，输出电压基波幅值直接与调制系数m成 正比。且分析结果表明（p26)，随着半周期脉冲N的增加， 较低次谐波迅速减少，7次以下谐波基本消除。当N大于等 于9时，13次谐波小于基波的百分之一，但17次和19次谐波 仍可以达到7.24%，需要加以滤波。（一般三相异步电动机 无中线，3的整数倍谐波可以不予考虑）
2.1 电压正弦PWM法
按查表法或实时计算法所得的脉冲数都送入定 时器，利用定时中断向接口电路送出相应的高、 低电平，以实时产生SPWM波形的一系列脉冲。
toff
toff,
tpu
SPWM波可在CPU的支持下，由二个定时器及相应的 接口电路完成。一个定时器T1完成采样周期（一个三角波周
2.1 电压正弦PWM法
3、SPWM信号的调制方式
（1）同步调制
载波比为常数
正、负半波始终保持对称 三相输出波形间具有互差120度的对称关系 低频时，间距增大，谐波增加
2.1 电压正弦PWM法
（2）异步调制
保持三角载 波频率不变
矩形脉冲数可随输出频率的降低而 增加相应，改善低频工作的特性。
载波会随输出频率的降低而连续变化 时，使逆变器输出电压的波形及其相 位都发生变化，很难保持三相输出间 的对称关系，因而引起电动机工作的 不平稳。
降低或消除转矩脉动
这样给电机带来 什么好处呢？
提高电机的效率 扩大调速范围
2.1 电压正弦PWM法
1、电压正弦波脉宽调制法
顾名思义，电压SPWM技术就是希望逆变器输出电压 是正弦波形，其含义是通过脉冲宽度（脉冲占空比）来调 节平均电压的方法。
交－直－交电压型逆变器
2.1 电压正弦PWM法
（1）电压正弦波脉宽调制的基本思想